（系统工程专业论文）基于Internet和质量功能展开的顾客需求分析系统.pdf

东北大学硕士论文摘要 基于i n t e r n e t 和质量功能展开的顾客需求分析系统 摘要 质量功能展丌( q u a l i t yf u n c t i o n d e p l o y m e n t ，q f d ) 技术是用于新产品丌发 的质量保证的一种方法，近年来受到了国内外学术界和企业界的研究与应用， 将模糊集理论运用于q f d 系统，已成为q f d 的重要研究方向之一。 本课题作为国家自然科学基金课题 7 0 0 0 2 0 0 9 1 、辽宁省自然科学基金课题 2 0 0 2 2 0 1 9 和沈阳市自然科学基金课题的重要组成部分，以汽车类产品的开发 为研究背景，围绕顾客需求获耿过程的模糊化建模和顾客需求分析系统的开发 进行了比较深入的研究。主要研究成果包括以下几个方面： ( 1 ) 实现了顾客需求的分类 提出基于i n t e r n e t 获取顾客需求的基本思想。利用模糊集理论对顾客需求 实现了动态聚类，根据不同的兄值把顾客需求分为不同的类，使其清晰的对应 产品的技术特性，为用户提供了参考。 ( 2 ) 形成顾客需求报告 在顾客需求分类的基础上，利用f c b r 理论给出了不同顾客要求的新产 品的需求报告，用户可以参考这一报告进行新产品的设计与开发。 ( 3 ) 确立了产品开发的目标市场 根据i s o d a t a 算法，把顾客需求报告分为不同的类，给出了企业开发产 品的策略，是开发新产品还是投放原有产品。这为企业领导做出正确的决策提 供了科学依据。 ( 4 ) 设计开发了顾客需求分析( a v o c ) 系统 用户可以通过a v o c 系统，得到顾客需求报告，产品开发策略，结合本 单位的实际情况，进行产品的设计与开发。a v o c 系统帮助用户对顾客需求进 行分析。 关键词：质量功能展开( q f d ) ；模糊建模；动态聚类；f c b r 算法；顾客 需求分析系统 东北大学硕士论文 摘要 i n t e r n e ta n d q u a l i t y f u n c t i o nd e p l o y m e n tb a s e d c u s t o m e r r e q u i r e m e n ta n a l y s i ss y s t e m a b s t r a c t a sac u s t o m e r o r i e n t e dm e t h o d o l o g yf o rn e wp r o d u c td e v e l o p m e n t ，q u a l i t y f u n c t i o nd e p l o y m e n t ( q f d ) r e c e i v e dm a n ya t t e n t i o n ss i n c ei t sd e v e l o p e di n7 0 s a n dn o wh a sb e e nw i d e l ya c c e p t e db ym a n yp a r i s h i o n e r si ni n d u s t r i a la n ds e r v i c e e n t e r p r i s e s t h eu s eo ff u z z ys e t st h e o r yi n t oq f di so n eo fi m p o r t a n tr e s e a r c h i s s u eo nq f d a si m p o r t a n tc o m p o n e n t so ft h en a t u r a ls c i e n c ef o u n d a t i o no fc h i n a ( n s f c 7 0 0 0 2 0 0 9 ) ，l i a o n i n g p r o v i n c ea n ds h e n y a n g c i t y ，b a s e d o nt h ec a rp r o d u c t st h e t h e s i sf o c u s e so nt h ei s s u e so ff u z z ym o d e l i n go fc u s t o m e rr e q u i r e m e n t s ( c r s ) a s w e l la sd e s i g n i n gt h es y s t e mf o rc r sa n a l y s i s t h em a i na c h i e v e m e n ti sg i v e na s f o l l o w s 。 ( 1 ) t h ec o n c e p to fc a p t u r i n gc r sb yi n t e r n e ti sp r o p o s e d w i t ht h eu s eo f f u z z yd y n a m i cc l u s t e ri n t oc r sa n a l y s i s ，t o om a n yc r s a r eg r o u p e di n t od i f f e r e n t c l a s s e s w h e nt h e ya r ed e p l o y e di n t od e s i g nr e q u i r e m e n t s ，t h ed e s i g nt e a mc a n h a v em o r ec h o i c et od e a lw i t hl a r g ev o l u m e so fc r si nl i g h to ft h ev a l u eo f 五 ( 2 ) b a s e do nt h e c r sc l a s s i f i e d ，t h e r e p o r t so fc r si s o b t a i n e dw i t ht h e a p p l i c a t i o no ff u z z yc a s eb a s e dr e a s o n i n g t h u st h en e wp r o d u c t sc a nb ed e s i g n e d t os a t i s l y i n gc r sm o r eb e t t e r ( 3 ) a c c o r d i n gt ot h ea l g o r i t h m o f i s o d a t a ，t h er e p o r t so f c r si sg r o u p e di n o r d e rt o f i g u r e o u t g o a l m a r k e t s i t p r e s e n t s t h er e f e r e n c et ot h el e a d e ro f e n t e r p r i s e ( 4 ) t h es y s t e mo f c r s a n a l y s i si sd e s i g n e d i th e l p s t h ed e s i g nt e a mt oa n a l y z e t h ec u s t o m e r r e q u i r e m e n t s k e yw o r d s ：q u a l i t y f u n c t i o nd e p l o y m e n t ；f u z z y m o d e l i n g ；d y n a m i c a l c l u s t e r ；f c b r ；s y s t e m o fc r s a n a l y s i s i i 声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究 成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本 研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 本人签名： 日期： 孓o0 3 文t 婚 i 东北大学硕士论文 第l 章绪论 1 1 研究背景与意义 第一章绪论 当今，经济竞争已成为世界各国竞争的一个焦点和重要推动力，制造业所 面临的是持续多变和不可完全预测的全球化市场竞争。其核心是以知识为基础 的新产品的竞争。制造业为了在全球化市场中赢得竞争，必须解决其新产品 开发的t 、q 、c 、s 、e 的难题，即如何以最快的上市速( t t i m e t o m a r k e t ) ， 最好的质量( q - - q u a l i t y ) ，最低的成本( c - - c o s t ) ，最优的服务( s s e r v i c e ) 以及 最清洁的环境( e - - e n v i r o n m e n t ) 来满足顾客对产品的需求和社会可持续发展 的要求。在激烈的市场竞争的驱动和飞速发展的信息技术、自动化技术、现 代管理技术的推动下，各种先进的制造系统模式和管理思想相继出现，如计算 机集成制造( c o m p u t e ri n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n g ，c i m ) 口j 、并行工程 ( c o n c u r r e n te n g i n e e r i n g ，c e ) pj 、敏捷制造( a g i l em a n u f a c t u r i n g ，a m ) 一j 、 c a d c a e d 等。尤其是c i m 和c e 的研究和应用得到了制造企业的广泛关注 和重视，并取得了丰硕的成果。 质量功能展开( q u a l i t y f u n c t i o nd e p l o y m e n t ，q f d ) 垆j 技术作为一种支持 c i m 和c e 模式的产品开发规划工具，近年来受到了国内外学术界和企业界的 广泛关注。q f d 体现了产品开发应以市场为导向，以顾客需求为唯一依据的 指导思想，是一种需求驱动开发新产品的方法【6 1 7 1 。将模糊集理论运用于q f d 系统，已成为q f d 的重要研究方向之一。目前的研究，主要集中于顾客需求分 解的模糊化建模方面，很少考虑顾客需求获取过程的模糊化建模。因此，实现 对顾客需求获取过程的模糊化建模研究，有着比较重要的理论与现实意义。 1 2 研究目标与内容 1 2 1 研究目标 针对q f d 的瀑布式分解理论，本文要从顾客需求获取开始，到顾客需求 报告的形成，目标市场的确立进行算法设计，并且丌发设计一个基于i n t e r n e t 东北大学硕士论文 第1 章绪论 的顾客需求分析系统，帮助产品开发人员实现对顾客需求的管理和分析。 1 2 2 研究内容 本课题作为辽宁省自然科学基金的重要组成部分，以汽车类产品的开发为 研究背景，围绕顾客需求分析的模糊化建模，重点研究如下几个方面的问题。 ( 1 ) 利用模糊集理论实现对顾客需求的分类： ( 2 ) 给出不同顾客要求的新产品的需求报告； ( 3 ) 确立产品开发的目标市场； ( 4 ) 设计开发顾客需求分析( a v o c ) 系统帮助用户对顾客需求进行分析。 1 3 研究的技术路线 本研究工作采用系统工程的思想和方法。首先查阅国内外文献，对q f d 进行了解和综述，对顾客需求获取过程进行算法设计，仿真研究，在此基础上 拟开发设计一个基于i n t e r n e t 的顾客需求分析系统。本项目涉及到的技术主要 有：模糊聚类算法技术，w e b 程序编写语言，数据库的应用开发等。 1 4 本文的主要工作 本文的主要工作包括如下几个方面。首先研究模糊聚类技术在顾客需求 分析中的应用，包括对顾客需求、顾客需求报告分类。然后，建立f c b r 模 型，从案例库中找到最接近顾客要求的产品开发方案供产品开发商参考。最后， 以轿车类产品为背景，在向导型信息采集方式下，设计、开发了顾客需求分析 系统，实现了对顾客需求的分析，包括对顾客需求、产品性能指标的管理，顾 客需求的分类以及顾客需求报告的形成。 东北大学硕士论文第2 章质量功能展开综述 第二章质量功能展开综述 作为一种顾客需求驱动的产品设计工具，质量功能展开近年来受到了国内 外学术界和企业界的广泛研究与关注。下面就对质量功能展开进行一下综述。 2 1 质量功能展开 2 1 1 质量功能展开的起源与应用 质量功能展开( q f d ) 于7 0 年代初起源日本，并被三菱重工的神户造船厂 成功的应用于船舶设计与制造中【8j 。7 0 年代中期，q f d 相继被日本的其他公 司所采用。8 0 年代中期，q f d 被介绍到了欧美，迅速引起了学术界和工业界 的研究和应用。由于q f d 方法有助于企业提高产品质量，缩短产品开发周期、 降低产品成本、提高顾客的满意程度，从而提高产品在市场上的竞争能力。三 十多年来，q f d 的应用范围和领域不断扩大。一些世界著名的公司，如f = 1 本 的丰田公司、美国的福特公司、通用汽车公司、惠普公司、麦道公司、电报电 话公司、国际数字设备公司等都相继采用q f d 方法，在汽车、家用电器、电 子仪器、集成电路、建筑设备、农业机械、船舶，软件开发等领域都有成功应 用q f d 的报道p ，”，“j 。 实践证明，q f d 是产品设计与开发全过程质量保证的系统方法，正确的 运用q f d 可以实现市场、创新、设计与开发、制造和顾客满意的综合集成【l 2 1 。 2 1 2 质量功能展开的原理 质量功能展开( q f d ) 技术是用于新产品开发的质量保证的一种方法，确保 从开发，设计开始的全过程的质量。其基本思想是产品开发过程中所有活动都 有顾客的需求，偏好和期望所驱动，通过质量屋将顾客的需求，偏好和期望设 计到产品和过程中去，从而使产品最大满意的达到顾客的要求“1 。q f d 代表 了传统的设计方法( 设计一试制一调整) 到现代设计方式( 主动的、预防的) 转变，是系统工程思想在产品设计与开发全过程的具体应用。它将注意力集中 于规划和问题的预防上，而不仅仅集中于问题的解决上“”。 东北大学硕士论文第2 章质量功能展开综述 一般来说，q f d 过程包括两个基本过程，顾客需求的提取和顾客需求的 瀑布式分解过程“。顾客需求的提取主要是通过各种市场调查方法和各种渠 道收集原始的顾客需求信息，然后进行分类和整理，并利用加权来表示顾客需 求的相对重要性。顾客需求的提取是q f d 过程中最为关键也是最为困难的一 步，它直接关系到q f d 的成功与否。顾客需求的瀑布式分解过程【1 7 j 由产品规 划、零部件配蜀、工艺规划和生产规划四个阶段组成，它将顾客需求分层地转 化为产品技术特征、零部件特征、工艺操作和生产要求等一系列能测量的、可 操作的事件、活动或指标。在展开的过程中，上一步的输出就是下一步的输 入，构成瀑布式分解过程。如图2 1 示。 顾 客 需 求 产控制 生产规划 图2 1q f d 的瀑布式分解过程 f i g 2 1t h e w a t e r f a l lr e s o l v i n gc o a r s eo fq f d 美国学者j r h a u s e r 与d c l a u s i n g 于1 9 8 8 年提出的质量屋( h o u s eo f q u a l i t y ，h o q ) 1 1 1 1 是实现q f d 思想和方法论的一种工具，它提供了一种将顾客 需求转化成产品和零部件特征以及分解到制造过程的框架和结构，如图2 2 示。 ( 2 ) ll l l 阻、i ( 3 )( 4 ) il i ( 6 ) ( 7 ) 图2 2 质量屋结构图 f i g 2 2t h e s t r u c t u r eo fh o u s eo f q u a l i t y 东北大学倾十论文 笫2 章质量功能展开综述 以产品规划质量屋为例，图中： ( 1 ) 是顾客需求及其权重，是质量屋的“什么”( w h a t s ) 。它是质量屋最基 本的输入，可建立模型对通过调查得到的权重进行优化【l ”。 ( 2 ) 是产品技术特征，是质量屋的“如何”( h o w s ) 。它们是为了满足顾客 需求而必须保证的技术特征。是顾客需求赖以实现的手段和措施。 ( 3 ) 顾客需求与产品技术特征之间的关系矩阵l l ”，反映了从顾客需求到产 品技术特征的一种映射关系。表明了产品各技术特征和顾客需求的相关程度， 一般用强相关、中等相关、弱相关和不相关进行描述。 ( 4 ) 竞争性评估，从顾客的角度对本公司和竞争者产品在满足他们需求方 面的评估。它反映了市场上现有产品的优点和弱点以及需要改进的地方。 ( 5 ) 产品技术特征之间的相关矩阵，它表示了改善产品某一技术特征对其 它技术特征的影响【2 ，一般用正强相关、正弱相关、不相关、负强相关、负 弱相关进行描述。 ( 6 ) 技术竞争性评估，从技术的角度对市场上同类产品进行的评估。 ( 7 ) 是质量屋的决策部分，包括技术特征的重要性和技术实施难度评估， 技术特征目标值决策以及优先配置到下一阶段的关键技术特征。 从从产品规划质量屋的结构中可以看出，基于质量屋模型的分解过程实质 上是一优化设计过程，即对顾客满意度，各技术特征之间，顾客需求与技术特 征之间的优化【2 “j 。 m a x i m i z e v ( y l ，y2 ，y 。) s t ： y 。2 f ，( x l ，x2 ，x 。) i = 1 ，2 ，m x ，2g ，( x 1 ，x3 ，xj - 1 ，x j + l x ) j 51 ，2 n r 女( x 1 ，x2 ，x 。) b k k 21 ，2 ，k l j x ，sm j j 21 ，2 ，n 其e o ( y l ，y ：，y 。) 为质量屋中的顾客需求；v 为顾客满意度；( x 。，x2 ，x 。) 为产品技术特征，为决策变量；f ，为顾客需求和技术特征之间的函数关系，反 映在质量屋的关系矩阵中；g ，为技术特征之i b 7 的函数关系；反映在质量屋的 自相关矩阵中；r 。为技术特征的资源约束函数，b b 为资源约束常数；l j 和 m i 分别为技术特征的取值下限和上限。因此，q f d 实质上是以质量屋为分析 第2 章质量功能展开综述 工具以决策优化分析技术为指导的产品设计方法。 2 1 ，3 质量功能展开的研究现状 1 ) 分解模型的研究 q f d 自7 0 年代由a k a o 在同本提出以来，在美国、欧洲得到了广泛的应 用，i s 0 9 0 0 0 列为推荐手段。我国的一些高校和科研机构已经开始了这方面 的研究，并探讨在企业中的应用。概括的讲，目前已形成三种被广泛接受的模 式。 第一种是同本综合q f d 模式博】，其代表人物是水野滋和赤尾洋二。概括 而吉。，综合的q f d 模式由两大部分组成，即质量展开( q u a l i t yd e p l o y m e n t ) 和功能展开( f u n c t i o nd e p l o y m e n t ) 。质量展开是把顾客的要求展开到设计过 程中去，保证产品的设计、生产与顾客要求相一致；功能展开是通过建立多学 科小组，把不同的功能部门结合到从产品设计到生产的各个阶段，促进小组成 员的有效交流和决策。综合的q f d 模式具体包括质量展开、技术展开、成本 展丌和可靠性展开。 第二种是美国供应商协会( a m e r i c a ns u p p l i e ri n s t i t u t e ) 的四阶段模式，简 称a s i 模式。该模式首先由l p s u l l i v a n 提出【引，后经d c l a u s i n g 和h m a k a b e 加以改进j 。它将顾客需求的分解过程分为四个阶段进行：产品规划( p r o d u c t p l a n i n g ) 零部件配置( p a r t sd e p l o y m e n t ) ，工艺规划( p r o c e s sp l a n i n g ) 和生产规 划( p r o d u c t i o np l a n i n 9 1 。由j r h a u s e r 和d c l a u s i n g 于1 9 8 8 年提出的质量屋 ( h o u s eo f q u a l i t y ，h o q ) 是q f d 分解模型的基础和工具。a s i 模型中的每一个 分解阶段对应一个质量屋，在分解过程中，上一步的输出就是下一步的输入， 构成了瀑布式分解过程。 第三种是由劳伦斯成长机会联盟，质量与生产力中心( t h eg r o w t h o p p o r t u n i t ya l l i a n c eo fl a w r e n c e ，m a s s a c h u s e t t s q u a l i t yp r o d u c t i v i t yc e n t e 广 g o a l q p c ) 的创立者k i n gb o b 【2 j 提出的q f d 模式，通常成为g o a l q p c 模 式。g o a l q p c 模型将q f d 分解过程分为四个阶段，即组织( o r g a n i z a t i o n ) 、 描述( d e s c r i p t i v e ) 、突破( b r e a k t h r o u g h ) 和实施( i m p l e m e n t a t i o n ) 。在组织阶段 主要是进行q f d 培训和对整个实施过程进行有效的规划；描述阶段的主要工 作是根据顾客所提出的要求，定义为满足这些要求所需要的质量特征、产品功 能、产品的主要零部件、对产品进行定义，同时还应考虑新技术的应用和产品 改进的新想法；突破阶段将描述阶段产生的数据整理成一系列的矩阵，以便从 不同的角度进行分析；实施阶段根据上述定义进行产品的设计、生产准备、制 东北大学硕士论文第2 章质量功能展开综述 造等过程的定义，生成相应的文档资料，以便进行实施。 三种模式代表了q f d 研究和实践的基本形式，它们之间既有联系又有区 别。综合q f d 模式是起源，而a s i 模式和g o a l q p c 模式则是由此演变而 来。严格的讲，三种模式的本质是相同的，都是采用了直观的矩阵展开框架。 2 ) 质量功能展开研究进展 上述三种模型形成了传统的q f d 理论与方法的基础。针对传统的q f d 理 论与方法所存在的缺陷和不足，国内外学者对q f d 模型的改进进行了研究。 ( 1 ) 增强的质量功能展开( e q f d ) d c l a u s i n g 和s p u g h 认识到创新性设计概念的选择过程能够也应该集成 到顾客需求转化为技术特征过程中，他们将p u g h 概念选择方法( p u g hc o n c e p t s e l e c t i o n ) 引入至q f d 中，提出了增强的质量功能配置( e n h a n c e d q f d ，e q f d ) 的概念【2 ”，使之能够适应动态的复杂产品和系统。e q f d 包括五个相互有联系 的过程；相关分析和静动态分析、产品实规范的结构化、质量屋、概念选择、 系统予系统分析。e q f d 实际上是以q f d 为核心，同时融入了p u g h 概念选 择，系统分析等技术的一种产品开发体系。它用于辅助产品开发者进行技术选 择以及设计概念选择，尤其是为涉及到多级设计的复杂系统开发提供了明确的 导航图。 ( 2 ) 动态的质量功能展开( d q f d ) c a d i a n o 等人认为，传统的q f d 模型实际上仅仅优化了产品初始设计， 而没有对整个产品一工艺进行全局优化。从全局的产品一工艺优化角度出发， 应根据顾客需求的变化动态的修改和改进产品和工艺参数。据此，他们提出 了动态的质量功能配置( d y n a m i cq f d ) ，简称d q f d 25 1 。d q f d 的塞础是顾客 屋( h o u s e o f c u s t o m e r ) 。 ( 3 ) 模糊的质量功能展开( f q f d ) 顾客在表达要求和期望的时候，更多的是用符合习惯的语言形式，如“重 量要轻”、“价格便宜”、“使用方便”等，这里的“轻”、“低”、“方便”都是模 糊信息。传统的q f d 方法对这些主观的、定性的和模糊的信息的处理是无能 为力的。事实上，用精确的数字来处理，显然不能确切的反映顾客的要求。针 对这一局限性，a s m a s u d 和e b d e a n 首先提出了把模糊集理论应用到q f d 中去【2 6 1 ；g a r y w a s s e r m a n n 等人将模糊集理论用于顾客竞争性评价，导出了总 的顾客满意指数【2 ”；l p k h o o 和n c h o 提出了模糊的质量功能展开的框架， 简称f q f d 2 8 1 。 ( 4 ) q f d 与层次分析法( a h p ) 的研究 r e z u l t n e 【2 圳和r l a r m a c o s t 睁0 将层次分析法( a h p ) 引入到权重评价中。根 据顾客需求层次性，利用比例标度作为评价尺度，进行相对判断。提高了顾客 东北大学硕士论文第2 章质量功能展开综述 需求权重评价的精确性。刘鸿恩p l j 进一步发展了这一思想，将a h p 应用于 分解过程中技术需求权重评价中，将传统的质量屋展开框架改为基于a h p 理 论的q f d 分解模型。浚模型以总的顾客满意度为总体目标，建立了顾客满意 递阶层次结构，提高了分解精确和判断的一致性。 ( 5 ) q f d 与联合分析( c o n j o i n t a n a l y s i s ) 的结合研究 质量屋中的相关分析被y o j ia k a o 8 】认为是q f d 过程中最棘手的事情。相 关分析的目的是通过对设计要求之间相关关系的进行权衡，进而确定设计要求 的目标值。联合分析是关于两个或两个以上相关的变量对一个独立变量联合影 响的分析。瑞典l i n k o p i n g 大学的a n d e r sg u s t a f s s o n 将联合分析引入q f d 中， 进行了深入的研究l “j 。 在国内，北航唐晓青 3 叫教授对c i m s 环境下质量功能配置理论与方法进 行了研究，将专家系统技术和模糊集理论应用于q f d 中顾客需求的提取和瀑 布式分解过程中，在智能q f d 研究上取得了一定进展。清华大学任守渠教1 3 4 】 授对q f d 中顾客需求和技术特征之间的关系矩阵进行了形式化描述，以获得 需求变换矩阵，使之能够将技术特征目标值准确的映射为顾客需求的评价结 果。任守渠等人的研究都着重于在技术特征的目标值和顾客需求的满意度之间 建立起直接的联系。在他们的研究中，假设技术特征的目标值和顾客需求的评 价之间的关系是线性的。 3 ) 软件q f d 的研究 随着信息技术的发展，为了使q f d 发挥更大的效益，计算机辅助q f d 的 研究和开发受到了广泛的重视，在国内外市场上出现了一些q f d 软件工具。 其中由i t i ( i n t e r a t i o n a lt e c h n e g r o u pi n c ) 开发的q f dc 如t u r e 是较典型的代表 口”。该软件实际上是一个功能较强的图表编辑器和数据管理工具，能向初学 者提供q f d 基础知识培训和软件在线帮助功能。由麦道公司开发的 v o c e t ( v o i c eo fc u s t o m e re v a l u a t i o nt 0 0 1 ) 是交互式q f d 过程支持软件，主 要用来辅助用户进行评估p 。r o c k w e l l 公司开发了一个能使用户更有效地应 用q f d 的软件工具s e e q f d p “，它支持设计方案的折衷、设计基本原理的捕 获、电子设计本、设计分类以及启发式检查等功能。s j a c o b s 和s k e t h e r s 认 为，现有q f d 软件工具主要集中于编辑功能上，而忽略了通讯方面。为了加强 q f d 的通讯与决策，他们将计算机支持的合作工作技术和群组决策支持系统 技术应用于q f d 软件工具中，进而导致了新一代q f d 软件工具的产生。 r j b r a u n 提出了q f d 专家系统的组成及结构。 国内西安交通大学的c i m 研究所从并行工程角度，将专家系统技术，模 糊集技术和基于案例的推理( c b r ) 技术应用于q f d 中，并对分布式q f d 中的 知识协同处理进行了研究。提出了面向并行工程的分布式智能q f d 系统设计 东北大学硕士论丈 第2 章质量功能展开综述 观点f 3 ，3 趴，实现了小组人员之间协调工作的机制。并对质量屋模板生成技术， 模糊质量功能配置模型和q f d 多目标优化技术进行了研究。应用模糊数学方 法来有效地处理q f d 中大量存在的各种模糊语言输入信息。他们的研究为成 功地实现产品开发中从模糊化的顾客语言到精确化的工程语言的转化奠定了 基础。 2 。2 目前研究中存在的问题与不足 通过上面的综述，可以看出目前对q f d 的研究存在以下问题和不足。 ( 1 ) 研究主要侧重于q f d 模型的改进及相关的软件工具的开发，而对q f d 分解过程乃至产品开发过程中最为关键的也是最为困难的顾客需求的提取、分 析，综合关键技术很少有人研究，也尚未出现系统的计算机辅助顾客需求分析， 综合软件包。 ( 2 ) q f d 软件工具基本上是数据管理与图表编辑系统，对智能的或智能支 持的q f d 软件工具研究不多，使的q f d 分解过程在很大程度上仍依赖于专 家的经验。 ( 3 ) 对q f d 中最为关键的一步一顾客需求，通过i n t e r n e t 上获取的软件也 并未出现，这就导致了顾客需求获取的非广泛性。 ( 4 ) 现有软件缺乏同用户的交互联系，未能实现对顾客需求的动态管理。 ( 5 ) 国内只有为数不多的应用q f d 的案例，且基本上是属于研究性质的， 全面系统的将q f d 应用于企业的产品开发中的并不多见。 正是基于这些问题与不足，提出了本文的研究目标与内容( 见第一章) 。 2 3 产品设计和质量控制的主要技术方法 如何以更低的价格、更好的质量，及时的将产品推向市场、赢得竞争，是 制造企业的主要目标。由于国际市场竞争的加剧，企业既面临生死存亡的挑战， 也可能获得广阔发展机遇，其关键取决于是否能及时而有效的开发出适应市场 需求的新产品。要使产品具有市场竞争力，产品质量起着关键作用。为提高产 品质量，产品设计和制造过程采用的质量控制方法和工具主要有以下几种。 1 ) 全生命周期工程设计( l c e d ) 全生命周期工程设计( l i f e c y c l ee n g i n e e r i n gd e s i g n ，l c e d ) 的概念是 从并行工程思想发展而来的1 3 ”，其目标是所设计的产品对社会贡献最大，成 本最小。它是一种在产品设计阶段就考虑产品整个生命周期内价值的设计方 东北大学硕士论文第2 章质量功能展开综述 法，这些价值包括产品的功能、可制造性、可装配性、可靠性、可循环利用性 和环境友好性等方面。l c e d 提供了一系列产品设计质量和价值评价工具与手 段，成为产生高质量低成本设计方案的有效方法之一。 2 ) 故障模式和效应分析( f m e a ) 故障模式和效应分析( f a i l u r em o d ea n de f f e c t sa n a l y s i s ，f m e a ) 方法是 在产品和过程的开发阶段减少风险提高可靠性的有效方法【4 0 1 。f m e a 在设计 时应用智能分析方法分析产品或过程的潜在故障的显著性，出现概率、发现概 率、以及改进措施，用以检验设计结果。 一般认为，有两种不同类型f m e a ，即设计f m e a 和过程f m e a 。设计 f m e a 着重于分析在产品服务或制造阶段中由于设计的缺陷而出现的潜在失 效模式、影响及应采用的措施等。过程f m e a 用于分析、确定潜在的过程失 效模式，评估失效模式对用户的影响，确定潜在的制造或装配过程的失效原因， 并确定关键的过程变量以对失效条件进行预防或检测。 3 ) 面向制造装配的设计( d f m d f a ) “” d f m a 提供了一种从装配和制造的观点分析、优化产品设计方案的系统 方法，将产品设计与工艺设计、装配设计并行进行。d f m a 中，d f m 主要是 针对零件可制造性进行早期分析和评估的一种优化技术。他能够帮助设计者在 设计零件时，解决与制造有关的问题。产品d f m 是对整个产品设计方案的优 化分析技术，它主要重视产品结构对整个加工成本的影响，是单件d f m 的泛 化而不是单件d f m 的简单叠加。产品d f m 成功的关键是利用d f a 技术来简 化产品。因此，d f a 是产品d f m 的核心和关键技术之一。d f a 包括对组成产 品的零件的分析和对零件之间装配关系的分析两个层次。其中，零件分析是最 为关键的，它包括对零件数量的精简原则，应用这一原则从功能重要度、结构 重要度和相对运动关系等角度对产品组成零件进行分析和精简，减少零件数 量，最终达到降低产品成本，缩短产品开发周期和提高产品质量的目的。 4 ) 田口方法( t a g u e h i ) t a g u c h i 将产品质量定义为：产品出厂后避免对社会造成损失的特性。社 会损失越大产品的质量越差，反之，社会损失越小产品质量越好。根据t a g u c h i 质量理念，可以得到产品质量损失机理如图2 3 示【4 2 1 。 东北大学硕士论文第2 章质量功能展开综述 图2 3 质量损失机理 f i g 2 1t h e m e c h a n i s ml o s eo fq u a l i t y 可见，引起产品性能偏差的因素可分为可控因素和噪声因素。可控因素指 易于控制的因素，如材料选取、结构参数等。噪声因素指难于控制的因素，如 温度、湿度等。噪声因素与可控因素相互作用，致使产品的质量下降。直接寻 找改变产品特性的噪声因素并控制这些因素代价昂贵，是不现实的，应当通过 控制可控因素的水平和配合，使产品和工艺对噪声因素的敏感度降低，从而使 噪声因素对产品质量的影响作用减少或去除，从而实现提高产品质量的目的。 这正是t a g u c h i 方法的基本原理。 关于控制产品质量的方法还有多种，比如实验设计、统计过程控制、全面 质量管理等，这里就不再介绍。 本章主要对q f d 理论与方法的研究进展进行了综述，指出了目前研究中 存在的问题，并简要的介绍了产品设计和质量控制几种的方法。 东北大学硕士论文 第3 章顾客需求的聚类分析 第三章顾客需求聚类分析 现实世界上，人们制定决策时经常会碰到两类不确定现象，一类是随机 现象，一类是模糊现象。描述、刻画随机现象的量称为随机变量，而描述、刻 画模糊现象的量称为模糊集。在很多实际问题中，如管理、工程、经济、工业 以及生态等领域，系统是一个广泛使用的概念，而复杂的决策系统通常具有多 维性、多样性、多功能性和多准则性，并带有随机或模糊现象。而q f d 系统 正是这样一个模糊系统。 q f d 最大优点之一“3 1 是能在产品早期设计阶段对产品设计做出有效的规 划和预防，从而避免在产品研制后期出现不必要的返工和重复性工作。随着 q f d 应用的不断深入，人们逐渐发现传统的q f d 理论与方法存在明显的缺陷 和不足。在产品早期q f d 所需要的信息大多数情况下来自主要来源于人的主 观判断、认识和评估等，因此设计阶段能够得到的信息大都具有模糊性和不确 定性。但在传统的q f d 方法中，把这些语言化的模糊输入信息都作为精确的 数字量来处理，这样在q f d 分解与配置过程中就存在着外部概念的不精确性 与计算机内部处理精确性之间的矛盾，或表达定性化与处理定量化之间的矛 盾。即传统的q f d 不能有效的处理q f d 中所需的定性的或模糊化的输入信息 【44 o 模糊集理论在处理模糊的、不确定的和非定量化的信息方面显示了强大 的生命力。因此，将模糊集理论运用于q f d 系统，是解决上述矛盾的有效方 法，已成为q f d 的重要研究方向之一。a s m a s u d 和e b d b a n 2 6 】首先提出了 把模糊集理论应用到q f d 中去。l p k h o o 和n c h o 提出了模糊的质量功能 展丌的框架“，车阿大和岑咏霆”1 在这一方面也进行了研究。通常q f d 过 程主要包括顾客需求获取和q f d 分解两个基本过程，因此相应的f q f d 也应 该包括顾客需求获取过程的模糊化建模及质量屋信息模糊建模两个基本过程。 目前的研究中主要是针对质量屋的模糊信息建模，没有考虑到顾客需求获取过 程的模糊化建模，因而是有局限性的。在这些研究中，均未考虑如何将初级的 顾客需求转化为上一级，如何分类，使其更加清晰的对应技术特性方面并未做 深刻的研究，因而是不完整的，限制了f q f d 的应用。因此，本文在讨论顾客 需求获取过程的基础上，重点研究模糊动态聚类在顾客需求获取过程中的应 用，从而进一步完善f q f d 的理论框架。 东北人学坝上论殳 第3 章顾客需求的聚类分析 3 1 顾客需求获取过程的分析 顾客需求是指特定的顾客群体为了满足自己的有能力的欲望，而要求产品 具有的功能。顾客需求在顾客驱动的产品设计与制造的方法与工具中处于“源 头”地位，是企业进行产品开发的唯一基本出发点，贯穿着产品开发的整个过 程，产品丌发既始于顾客需求，又终于顾客需求。因此顾客需求获取是整个产 品生命周期的最前端过程，是市场与企业之间的桥梁。q f d 小组主要通过市 场调查技术获取顾客需求的。顾客需求获取过程如图3 1 所示“。 聚i 举 确j 盘 东北大学颂：论文 第3 章顾客需求的聚类分析 图3 2 顾客需求报告 f i g 3 2t h er e p o r to fc r s 3 2 基于模糊动态聚类的顾客需求分析 q f d 小组通常通过市场调查获得大量消费者需求信息，并通过归类分析 的方法从消费者语言信息中提炼出能够代表这些语言信息的具体的顾客需求。 为了对顾客需求有一个清晰的了解，在q f d 系统中，一般将顾客需求分为三 级。( 整体对顾客需求的把握p r i m a r y ，对顾客需求的细化s e c o n d a r y ，最初的 顾客需求) 传统的归类分析方法是运用关键路径法( c r i t i c a lp a t hm e t h o d ， c p m ) 对顾客需求逐级分类，这是一种以分类者的经验、直觉为依据的实际 操作方法。如果运用模糊动态分类方法对顾客需求迸行分类，把顾客需求分类 氍于数量化的处理基础之上，将会使之更加科学、合理。 基于模糊动念聚类的顾客需求分析算法如下“”。 1 ) 顾客需求的向量表示 为了用数量化的方法对顾客需求进行分类，可用向量乱来表达第i 个顾客 需求，向量中每一个元素c 0 是顾客需求对顾客需求分类特征的取值。顾客需 求分类特征应根据具体情况来确定，一般包括物理、功能、心理、环境、经济 等方面的需求，表3 1 给出了常用的c r s 分类特征及其含义，可供参考。它是 从宏观上对顾客需求的描述，顾客需求分类特征的多少可视具体情况而定。 东北大学硕士论文第3 章顾客需求的聚类分析 表3 1c r s 分类特征的内容及其含义 t a b l e 3 1t h ec o n t e n ta n dm e a n i n go fc l a s s i f i cc h a r a c t e rf o rc r s c r s 分类特征c r s 分类特征的内容及其含义 能督能嚣类型( 冷、热、电等) ；能蹙状态；输出；输入；转换 材料材料类型( 汽体、流体、同体) ；材料状态：相能：输入 信号信号类型( 视觉：光，听觉：声音，嗅觉和味觉：味道，触觉) 特性尺寸( 高度、宽度、长度、厚度、位置、直径、间隙、公差) 性能性能类型( 快：速度和加速度；消耗：精确性：高：可靠) ：功能； 实现稗度：寿命一疲劳和耐久性；运动类型等 安全性类型( 直接保护、间接保护、警告信号和标志) ；环境安全等 人机。：程操作( 姿势、位置、安全、平滑、安静、舒适、方便、特殊用途) ： 人机界面 制造类型；工厂设施；废料；润滑；质量；装配 质最控制；保证( 测试、检验、范围、方法、设施) 维护方便；快捷；服务周期；检测；清洁 维修：替换：i ：具 利润投资：费用( 制造费用、工具费用等) ；单位价格 计划日期( 开发周期、设计、生产、包装、运输) 运输类型；方法：限制；提升齿轮：运输状况 美学形状：光亮度；颜色：表面形状 环境受限材料：限制状态：回收 通过以上处理，顾客需求的模糊动态分类问题可描述为：设有1 7 1 个顾客需 求的总体( 论域) c r = ( c r l ，c r 2 ，c r m ) 每个顾客需求抽取 个特征： c = ( c i ，f 1 2 ，c ) 其中，c 是第i 个顾客需求第，个特征的观测值，可由开发人员打分法确定。 动态分类就是根据实际情况，按某一标准来鉴别顾客需求间的接近程度，并把 彼此接近的顾客需求归为一类。 2 ) 模糊相似矩阵的建立 建立模糊相似关系矩阵，就是确定q 与c ，的相似系数0 ，且有： 0 0 1 ，i ，= l ，2 ，” 东北大学硕士论文第3 章顾客需求的聚类分析 0 = 0 ，表示c i 与q 截然不同，毫无相似之处：勺= 1 ，表示c r , 与c r j 完全相似 或